2026版创新设计高考总复习物理(人教基础版)学生用-第4讲 带电粒子在电场中的运动.docxVIP

第4讲带电粒子在电场中的运动

学习目标1.会利用动力学、功能关系分析带电粒子在电场中的直线运动。2.掌握带电粒子在电场中的偏转规律,会分析带电粒子在电场中偏转的功能关系。3.会分析、计算带电粒子在交变电场中的直线运动和偏转问题。

考点一带电粒子(带电体)在电场中的直线运动

1.关于带电粒子(带电体)的重力分析

(1)基本粒子:如电子、质子、α粒子、离子等除有特殊说明或明确的暗示外,一般不考虑重力(但不能忽略质量)。

(2)带电颗粒:如液滴、油滴、尘埃、小球等,除有特殊说明或明确的暗示外,一般都不能忽略重力。

2.分析带电粒子(带电体)在电场中的直线运动的方法

(1)用动力学观点分析(只适用于匀强电场)

a=qEm,E=Ud,v2-v0

(2)用功能观点分析

①匀强电场中

W=qEd=qU=12mv2-12m

②非匀强电场中

W=qU=Ek2-Ek

角度带电粒子在电场中的直线运动

例1如图所示,两极板加上恒定的电压U,将一质量为m、电荷量为+q的带电粒子在正极板附近由静止释放,粒子向负极板做加速直线运动。不计粒子重力。若将两极板间距离减小,再次释放该粒子,则()

A.带电粒子获得的加速度变小

B.带电粒子到达负极板的时间变短

C.带电粒子到达负极板时的速度变小

D.加速全过程静电力对带电粒子的冲量变小

听课笔记?

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角度带电体在电场中的直线运动

例2(多选)如图所示,一水平放置的平行板电容器其间距为d,两极板分别与电池的两极相连,上极板中央有一小孔,小孔对电场的影响可以忽略不计。开关闭合时,小孔正上方d3处有一带正电的粒子,粒子由静止开始下落恰好能到达下极板但没有与下极板接触,下列说法正确的是(

A.保持开关闭合,若将下极板上移d2,粒子将在距上极板d

B.保持开关闭合,若将下极板上移d2,粒子将在距上极板d

C.断开开关,若将下极板上移d5,

D.断开开关,若将上极板上移d5,

听课笔记?

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角度带电粒子在交变电场中的直线运动

例3(多选)如图甲所示,A、B是一对平行金属板。A板的电势φA=0,B板的电势φB随时间的变化规律如图乙所示。现有一电子从A板上的小孔进入两板间的电场区域内,电子的初速度和重力的影响均可忽略,则()

A.若电子是在t=0时刻进入的,它可能不会到达B板

B.若电子是在t=T2时刻进入的,它一定不能到达B

C.若电子是在t=T8时刻进入的,它可能时而向B板运动,时而向A板运动,最后穿过B

D.若电子是在t=3T8时刻进入的,它可能时而向B板运动,时而向A板运动,最后穿过

听课笔记?

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针对训练1如图所示,一充电后的平行板电容器的两极板相距l。在正极板附近有一质量为M、电荷量为q(q0)的粒子;在负极板有另一质量为m、电荷量为-q的粒子。在静电力的作用下,两粒子同时从静止开始运动。已知两粒子同时经过平行于正极板且与其相距25l的平面。若两粒子间的相互作用可忽略,不计重力,则M∶m为(

A.3∶2 B.2∶1 C.5∶2 D.3∶1

针对训练2(2025·浙江名校新高考研究联盟三模)如图甲为直线加速器原理图,由多个横截面积相同的金属圆筒依次排列,其中心轴线在同一直线上。序号为奇数的圆筒和交变电源的一个极相连,序号为偶数的圆筒和该电源的另一个极相连。交变电源两极间电势差的变化规律如图乙所示。已知电子的质量为m、元电荷为e、电压的绝对值为U,周期为T,电子通过圆筒间隙的时间可以忽略不计。在t=0时,奇数圆筒相对偶数圆筒的电势差为正值,此时位于和偶数圆筒相连的金属圆板(序号为0)中央有一个初速度为零的电子。下列说法正确的是()

A.电子在圆筒中做匀加速直线运动

B.本装置可采用直流电进行加速

C.进入第2个金属圆筒时的速度为2eU

D.第8个金属圆筒的长度为4TeU

考点二带电粒子在电场中的偏转

1.带电粒子的偏转

(1)运动规律

①沿初速度方向做匀速直线运动,t=lv0(如图

②沿静电力方向做匀加速直线运动

加速度:a=Fm=qEm=

离开电场时的偏移量:y=12at2=qU

离开电场时的偏转角:tanθ=vyv0

(2)功能关系

当讨论带